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INSTITUTO SUPERIOR DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
EGAS MONIZ
MESTRADO INTEGRADO EM CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS
ANÁLISE DE ÁGUAS RESIDUAIS NA MONITORIZAÇÃO DE
BIOMARCADORES DE CONSUMO DE SUBSTÂNCIAS
PSICOATIVAS
Trabalho submetido por
Ana Luísa Bronze de Figueiredo
para a obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas
Trabalho orientado por Professor Doutor Álvaro Lopes
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Aos meus pais,
Aos meus irmãos,
Aos meus avós,
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Agradecimentos
Ao Sr. Professor Álvaro Lopes, como orientador da monografia, agradeço de uma forma muito especial todo o entusiasmo que sempre mostrou pelo tema e todo o apoio que deu à sua concretização.
Aos meus pais muito obrigada pelo fato de terem confiado em mim, pelo apoio e otimismo que sempre me transmitiram durante os últimos 5 anos, possibilitando-me concluir mais uma etapa da minha vida.
Aos meus avós, agradeço o apoio, paciência e sabedoria que me demonstraram para que eu levasse a bom termo a conclusão desta monografia.
Aos meus irmãos e Francisco Barros, por todo o apoio, paciência e confiança que foram fundamentais ao longo deste longo percurso académico.
Aos professores do Curso Integrado em Ciências Farmacêuticas, do Instituto Superior Egas Moniz, também o meu agradecimento pelo que me ensinaram.
A todos que conviveram comigo, agradeço o apoio mesmo nos dias mais sombrios.
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Resumo
A presente monografia contempla uma breve análise da monitorização de substâncias psicoativas nas águas residuais. Este tipo de análise permite aprofundar o conhecimento do estudo epidemiológico das substâncias psicoativas, apresentando diversas vantagens comparativamente aos estudos epidemiológicos tradicionais (entrevistas, apreensões, entre outros).
Como existem várias substâncias ilícitas na sociedade, de forma a tornar mais simples a pesquisa e organização do trabalho, foram selecionadas apenas duas, a cocaína e a metanfetamina. A cocaína é uma droga mais antiga que a metanfetamina mas ainda apresenta um grande consumo no mundo inteiro. A metanfetamina tem seduzido muitos consumidores jovens, pois trata-se de uma droga acessível e mais económica que a cocaína.
Numa primeira etapa, é feita uma breve descrição de ambas as drogas, focando a metabolização de cada uma no organismo humano. A pesquisa nas águas residuais tem como base a monitorização de biomarcadores (substâncias e/ou metabolitos excretados, na urina). De seguida, aborda-se a problemática da estabilidade destes metabolitos nas águas residuais, uma vez que a matriz destas é muito complexa e apresenta vários fatores que podem interferir (matéria orgânica, temperatura, pH, etc.) Também é abordada a forma como são preparadas e recolhidas as amostras.
Por fim, são caraterizados os vários métodos utilizados para esta monitorização, referindo as suas limitações e vantagens. Finalmente, comparam-se os resultados obtidos da concentração destas substâncias de abuso (cocaína e metanfetamina), em alguns países.
Conclui-se que, este método de monitorização permite um estudo mais objetivo sobre a atividade da população na utilização das drogas de abuso. Futuramente poderá ser considerado um método rotineiro para pesquisar substâncias de abuso a nível mundial.
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Abstract
This monograph includes a brief analysis of the monitoring of psychoactive substances present in wastewater. This type of analysis allows a deeper knowledge of the epidemiological study of psychoactive substances, presenting several advantages when compared to traditional epidemiological studies such as interviews, seizures and others.
As there are various illicit substances in society, in order to make it easier to search and organize this project, only two were selected, which were cocaine and methamphetamine. Cocaine is an older drug than methamphetamine but it still is largely consumed worldwide. Methamphetamine on the other hand has seduced many young consumers because it is affordable and cheaper than cocaine.
This monograph starts by making a brief description of both drugs, with a special, focus on their metabolism by the human body. Wastewater research is based on monitoring biomarkers (substance and/or metabolites excreted in urine). On a second step we shall discuss the problem related with the stability of these metabolites in the wastewater, since their matrix is very complex and presents many factors that can interfere with the output of the analysis, such as organic matter, temperature, pH, among others. We shall discuss the mode of sample collecteion and preparation.
Afterwards, we shall characterize the various methods used for the monitoring of these substances, referring their advantages and limitations. Lastly, we compare the results of the concentration of these substances, cocaine and methamphetamine, in some countries.
It's concluded that this method of monitoring allows for a better study on the activity of the population concerning the abuse of illicit drugs. In the future this method may become considered on routine basis for the screen of substances of abuse worldwide.
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Índice Geral
Agradecimentos ... 4
Resumo ... 5
Abstract ... 6
Índice Geral ... 7
Índice de Figuras ... 9
Índice de Tabelas ... 10
Lista de Abreviaturas ... 11
1. Introdução... 12
2. Desenvolvimento do Trabalho... 14
2.1. Substâncias Psicoativas ... 14
2.1.1.Cocaína ... 14
2.1.1.1.Caraterísticas e Produção ... 14
2.1.1.2. Consumos e Efeitos Psicoativos ... 16
2.1.1.4. Metabolismo da Cocaína ... 18
2.1.2.Metanfetamina ... 20
2.1.2.1.Caraterísticas e Produção ... 20
2.1.2.Consumos e Efeitos Psicoativos ... 21
2.1.2.Metabolismo da Mentanfetamina ... 23
2.2.Métodos de Análise Epidemiológica dos Consumos de Substâncias Psicoativas .... 25
2.3.Recolha de Amostras em Águas Residuais ... 27
2.3.1.Breve descrição da Entrada do Afluente na Estação de Tratamentos de Águas Residuais (ETAR) ... 28
2.3.2.Estabilidade nas águas residuais dos metabolitos ... 29
2.3.3. Recolha de amostras em águas residuais ... 31
2.4.Métodos de Extração e de Deteção de Substâncias Psicoativas ... 34
2.4.1 Extração em Fase Sólida ... 36
2.4.2. Cromatografia Acoplada à Espectrometria de Massa ... 38
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2.4.2.2.Espetrometria de Massa da Metanfetamina ... 42
2.5.Tratamento de Dados para Estimar Consumos de Substâncias Ilícitas em Águas Residuais ... 43
2.5.1. Cálculo da concentração diária da cocaína ... 46
2.5.2.Cálculo da concentração diária da metanfetamina ... 47
2.5.3.Cálculo da concentração diária de metanfetamina e de cocaína tendo em conta a influência da estabilidade ... 48
2.6.Valores reais da concentração de Cocaína e de Metanfetamina ... 49
3.Conclusão ... 52
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Índice das Figuras
Figura 1: Campo de cultivo de coca na Bolívia………15
Figura 2: Fluxo de cocaína a nível mundial em 2008………15
Figura 3: Principais vias de administração de cocaína, dados de 2013………16
Figura 4: Efeito da cocaína no sistema nervoso central………17
Figura 5: Esquema do metabolismo da cocaína……….18
Figura 6: Laboratórios clandestinos apreendidos na Europa, 2009-2012……….21
Figura 7: Esquema do metabolismo da Metanfetamina……….23
Figura 8: Vista aérea da ETAR de Beirolas localizada em Lisboa………27
Figura 9: Afluente à ETAR de Chelas com origens distintas, proveniente do coletor gravítico e das estações elevatórias……….28
Figura 10: Entrada do afluente na ETAR de Chelas em Lisboa………28
Figura 11: Etapa de monitorização da recolha de amostras para determinação das substâncias psicoativas e fatores que possam influenciar a estabilidade destas substâncias na água residual………29
Figura 12: Equipamento de recolha automatizada da água residual que chega à ETAR de Chelas.………...32
Figura 13: Esquema geral do tipo de análise e de deteção das substâncias de abuso, nas águas residuais……….34
Figura 14: Espectro de massa da cocaína………...40
Figura 15: Espectro de massa da Benzoilecgonina………40
Figura 16: Espectro de massa da Cocaetileno………41
Figura 17: Espectro de massa da A) Ecgonina e de B) ecgonina metil éster………..41
Figura 18: Espectro de massa da Norcocaína……….41
Figura 19: Espectro de massa da A) Anfetamina e de B) Metanfetamina……….42
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Índice de Tabelas
Tabela 1: Resultados obtidos a partir de alguns artigos, sobre os ensaios de estabilidade das substâncias ilícitas: metanfetamina, cocaína e seus metabolitos………..30
Tabela 2: Seleção de alguns estudos efetuados de 2009 a 2014, de forma a caraterizar a recolha das amostras nas ETAR………..31
Tabela 3: Valores utilizados para o cálculo das concentrações de algumas substâncias ilícitas e seus metabolitos………43
Tabela 4: Parâmetros usados para o cálculo da concentração das substâncias ilícitas..48
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Lista de Abreviaturas
BEG- Benzoilecgonina
EME- Ecgonina metil éster
AEME- Anidroecgonina metil éster
AE- Anidroecgonina
NC- Norcocaína
CE- Cocaetileno
COC- Cocaína
ETAR- Estação de Tratamento de Águas Residuais
SPE- Extração em Fase Sólida
LES- Extração Líquida
CG-MS- Cromatografia Gasosa acoplada a Espectrometria de Massa
CL-MS- Cromatografia Líquida acoplada a Espectrometria de Massa
CL-MS/MS- Cromatografia Líquida acoplada a Espectrometria de Massa Tandem
CLIH- Cromatografia Líquida de Interação Hidrofílica
CBO5- Concentração da Carência Bioquímica de Oxigénio
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1. Introdução
A nível mundial tem vindo a aumentar o tráfico e a procura de drogas ilícitas comuns (cocaína, marijuana, heroína, entre outras) e a cada dia as entidades policiais deparam-se com novas drogas sintéticas. O aumento dos consumos destas drogas tem consequências significativas a nível social e na saúde pública.
O aparecimento das denominadas novas drogas sintéticas é um motivo de grande preocupação para toda a sociedade, pois estas apresentam um efeito farmacológico bastante potente mesmo em baixas dosagens.
Devido a esta problemática, todos os esforços para travar o tráfico e o consumo têm sido estudados mundialmente. No entanto, para se conseguir travar uma luta contra este complexo problema é importante caraterizar as drogas e como estas se expressam nas populações.
Atualmente, muitos métodos têm sido desenvolvidos para pesquisar os consumos das substâncias de abuso. Um método bastante recente que tem tido um grande impacto a nível da investigação é a pesquisa de biomarcadores das substâncias psicoativas nas águas residuais.
Para a elaboração deste trabalho foram selecionadas duas substâncias de abuso a cocaína e a metanfetamina. A cocaína é uma das drogas mais estudada e consumida no mundo, sendo um potente estimulante do sistema nervoso central podendo desencadear um grau de dependência bastante elevado.
A metanfetamina, ao contrário da cocaína, é uma droga sintética que tem seduzido os adolescentes, por ser uma droga muito potente, económica e de fácil produção. No entanto, em Portugal os dados de relatórios efetuados demonstram que o consumo ainda é bastante baixo.
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De seguida, será descrita de uma forma breve e sucinta todo o processo de monitorização destas substâncias nas águas residuais, sendo primeiro abordada a forma como se deve efetuar a recolha destas amostras, o tratamento, o método de análise e ainda os cálculos que estão na base da determinação das concentrações.
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2. Desenvolvimento do Trabalho
2.1.Substâncias Psicoativas
Entende-se por substâncias psicoativas aquelas que interferem no estado emocional, comportamental, fisiológico de um indivíduo. Estas substâncias podem ser lícitas ou ilícitas e cada vez mais, fazem parte do quotidiano das populações (EMCDDA, 2008).
A caraterização das águas residuais é um método, relativamente recente, que permite avaliar os consumos de substâncias psicoativas pela população numa dada região. Deste modo, nos últimos anos, têm surgido diversos estudos epidemiológicos nesta área.
As substâncias (EMCDDA, 2008; Baker, Barron
Kaspryk-Hordern,2014):geralmente pesquisadas nas águas residuais são
• Ilícitas: cocaína, anfetaminas, ectasy, heroína, LSD , canábis, entre outras; • Lícitas: psicofármacos do grupo das benzodiazepinas (como o diazepam),
antidepressivos (como a fluoxetina, venlafaxina), cafeína, nicotina e as xantinas.
Nesta monografia, conforme já referido, serão abordadas duas substâncias psicoativas: a cocaína e a metanfetamina.
2.1.1. Cocaína
A cocaína é uma das drogas estimulantes mais consumidas a nível Europeu e que tem apresentado crescimento na sua comercialização e utilização. Devido a este crescimento global as instituições públicas policiais têm redobrado as suas preocupações na detenção e no controlo do tráfico.
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Figura 1: Campo de cultivo de coca na Bolívia. Fonte: UNODC, 2014a.
A coca é originária dos Andes do Peru e da Bolívia, sendo proveniente de um arbusto da espécie Erythroxylon coca L. ou de E. Novogranates. As folhas da coca são constituídas por alcalóides, cuja concentração varia consoante a forma de cultivo e a espécie utilizada. O principal alcalóide é a cocaína, em conjunto com a cinamoilcocaína, truxilinas e as higrinas (Castiglioni, Zuccato, Chiabrando, Fanelli, & Bagnati, 2008; Cunha, 2010; NIH, 2008).
A cocaína é extraída da folha da coca através de um processo simples de extração utilizando carbonato de cálcio, querosene ou gasolina, e a separação do solvente é feita através da adição do ácido sulfúrico. A fase aquosa obtida é alcalinizada pelo bicarbonato de sódio ou amónia que precipita e forma uma pasta constituída predominantemente pelo alcaloide de cocaína (Kolbrich et al., 2006; NIH, 2008).
O maior produtor de cocaína é a Colômbia, seguido do Peru e da Bolívia, sendo a partir destes países, enviada para o resto do mundo. A introdução desta droga na União Europeia é efetuada a partir de alguns países da América Latina, como por exemplo o Brasil, por via aérea ou marítima, sendo os principais pontos de entrada Portugal, Espanha ou Países Baixos (EMCDDA, 2014b). Na Europa a cocaína é consumida predominantemente na forma de pó, sendo menos comum o consumo do crack (EMCDDA, 2014b) .
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Hoje em dia, deparamo-nos com a problemática da pureza da droga, que vem dos países de produção para a Europa onde os “laboratórios ilegais” preparam a droga para que esta seja consumida. Estes laboratórios muitas vezes recorrem a substâncias inertes (lactose, talco, farinha) de modo a diminuir a quantidade de cocaína a ser vendida, permitindo obter maiores lucros com o negócio da droga. A pureza da droga na Europa varia entre os 33 e os 47% e o preço oscila entre os 54 e os 77€ por grama (EMCDDA, 2014b).
2.1.1.2. Consumo e Efeitos Psicoativos
A cocaína pode ser administrada através da via oral, intravenosa, intranasal e do fumo (Caldwell, Dring, & Williams, 1972; Kolbrich et al., 2006; NIH, 2008).
A via oral é caraterística dos países da américa latina que consiste na mastigação das folhas de coca. As vias que apresentam um efeito mais rápido são a via intravenosa através da dissolução da cocaína em água, e a inalatória devido à elevada irrigação do tecido nasal. A forma fumada é realizada a partir dos cristais de cocaína insolúveis na água, o chamado de crack, que ao serem aquecidos, convertem-se em vapor que pode ser fumado (Kolbrich et al., 2006; van Nuijs et al., 2009).
Segundo o relatório Europeu sobre as Drogas de 2014,o consumo da cocaína é mais predominante no homem (84%), sendo a idade média de consumo, os 22 anos. A principal via de administração desta droga (gráfico 1) é a inalação (67%), seguida da aspiração do fumo (27%).
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Após a absorção desta droga num curto período de tempo, aproximadamente 6 a 8 segundos, esta exerce diversas ações no organismo. A nível do SNC e do SNA vai originar um bloqueio direto dos canais de sódio, interferindo com a função dos neurotransmissores. A nível dos neurotransmissores esta exerce um efeito agonista, inibindo a recaptação das catecolaminas (serotonina, dopamina, noradrenalina) aumentando-as na fenda sináptica, ocasionando a estimulação do sistema nervoso central/autónomo, figura 3, conduzindo a um estado de euforia e bem-estar (Castiglioni et al., 2008; NIH, 2008; van Nuijs et al., 2009). A nível cardíaco apresenta aumento da pressão arterial, taquicardia, além de outras alterações físicas tais como a dilatação das pupilas, elevação da temperatura corporal e aumento da sudação. A sensação de euforia e bem-estar desencadeia mais tarde uma recaída onde se destaca o cansaço, a irritabilidade e a depressão, isto no caso de consumidores de grandes quantidades de droga (NIH, 2008; van Nuijs et al., 2009).
A longo prazo o consumo desta droga pode provocar dependência, problemas a nível respiratório, cardíaco, danos a nível nasal e o consumidor pode desenvolver distúrbios mentais graves. Esta droga apresenta um potencial de dependência bastante elevado, aumentando as catecolaminas a nível da fenda sináptica, levando o organismo do consumidor a formar mais recetores e estes recetores vão reduzindo a sensibilidade à droga, o que conduz ao desejo de consumo (NIH, 2008; van Nuijs et al., 2009). Além destes problemas relacionados com a droga, uma outra questão bastante preocupante, relacionada com o consumo por via injetável são os problemas associados com a transmissão de doenças infecto-contagiosas (EMCDDA, 2014b).
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Além do consumo da cocaína para fins recreativos, esta pode também ser utilizada em medicina humana como anestésico local. É injetada sob a forma de cloreto e em solução aquosa, atua nas terminações nervosas sensitivas (Cunha, 2010).
2.1.1.3.Metabolismo da Cocaína
A concentração de cocaína no organismo, e a intensidade dos seus efeitos vai depender, entre outros fatores, da (EMCDDA, 2008):
Dose consumida; Via de administração; Sexo do indivíduo; Idade.
A via de administração determina o início da ação e a sua duração. A via intravenosa e a fumada vão originar um pico de cocaína mais rápido comparativamente à consumida pela via intranasal. No entanto, esta via vai permitir uma ação mais prolongada do que as anteriores, resultante do efeito vasoconstritor da cocaína, que persiste nas fossas nasais (EMCDDA, 2008; van Nuijs et al., 2009)
A cocaína ao ser administrada é espontaneamente hidrolisada em benzoilecgonina
(BEG) pela ação das esterases hepáticas (como a carboxilesterase 1), este é um dos maiores metabolitos desta droga sendo 30-50% da dose administrada convertida neste metabolito. Este metabolito não apresenta atividade farmacológica, supõe-se que tenha, apenas, uma influência a nível dos canais de cálcio. O BEG possui um tempo de meia vida de 6-8 horas e permanece na urina por 48 horas após o consumo (Castiglioni et al.,
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2008; EMCDDA, 2008; Jatlow, 1988; van Nuijs et al., 2009) Apenas 1-9% da cocaína administrada é eliminada na urina, sem ter sido metabolizada, mas esta eliminação vai depender do pH da urina e da dose consumida (Castiglioni et al., 2008; Lopes, Silva, Bronze, Ferreira, & Morais, 2014).
A ecgonina metil éster (EME) é um dos maiores metabolitos da cocaína que corresponde a 40% da dose administrada. É formada a partir da hidrólise da cocaína pelas colinesterases plasmáticas e hepáticas e tal como o BEG também não apresenta atividade farmacológica (Castiglioni et al., 2008; EMCDDA, 2008; Jatlow, 1988).
Os consumidores ao aquecerem o crack para a inalação vão converter a cocaína com composto anidroecgonina metil éster (AEME), que é hidrolisado a anidroecgonina (AE) que apresenta uma atividade colinérgica (EMCDDA, 2008).
O metabolismo hepático, através do citocromo P450, converte a cocaína na
norcocaína (NC), produto que apresenta mais toxicidade que a própria cocaína. Este metabolito é farmacologicamente ativo, provocando o aumento da peroxidação dos lípidos e o aumento da proteína carboxilação (Castiglioni et al., 2008; EMCDDA, 2008).
Existe uma associação entre o álcool e a cocaína, que vai influenciar a farmacocinética da cocaína, principalmente a nível da metabolização. Os consumidores de cocaína têm por hábito associar esta droga com o álcool, permitindo efeitos psicotrópicos mais intensos (Graziani, Nencini, & Nisticò, 2014).
O álcool juntamente com a cocaína vai aumentar a hidrólise espontânea da cocaína, diminuir a clearance do BEG e aumenta a formação de um metabolito ativo cocaetileno
(CE). O álcool leva à metabolização da cocaína pela enzima carboxiesterase, que está presente em vários órgãos, tais como coração, rim, estomago, colon e fígado. Este metabolito é farmacologicamente ativo aumentando a concentração da dopamina na fenda pré-sináptica, através da inibição da recaptação deste neurotransmissor (Graziani et al., 2014; Laizure, Mandrell, Gades, & Paker , 2003).
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2.1.2.
Metanfetamina
A metanfetamina também conhecido como “cristal” ou “cranck”, faz parte do grupo das drogas derivadas das anfetaminas. Esta droga é considerada uma droga sintética1 e é mais recente que a cocaína e é consumida por milhões de pessoas no mundo inteiro (NIDA, 2007; Schifano, Corkery, & Cuffolo, 2007).
A sua produção não exige grandes matérias-primas, nem equipamentos, sendo possível produzi-la numa simples casa de banho ou qualquer outro espaço reduzido, o que a torna mais económica e disponível do que a maioria das drogas clássicas. Além da sua produção ser de relativa facilidade, como apresenta um efeito bastante potente e prolongado, tem começado a ser muito procurada por consumidores relativamente jovens como substituição de outras drogas, tais como a cocaína, por ser mais económica (EMCDDA, 2014b; UNODC, 2014b).
2.1.2.1.Caraterísticas e Produção
A metanfetamina é caraterizada por ser uma base ou um sal cristalino, com sabor amargo, inodoro apresentando uma boa solubilidade na água e no álcool (NIDA, 2007).
A metanfetamina exibe dois isómeros d-metanfetamina e o l-metanfetamina, sendo o primeiro mais potente e com uma duração de ação mais prolongada. No entanto as drogas ilícitas são constituídas por uma mistura racémica de ambos os enantiómeros (UNODC, 2014b).
A produção desta droga tem como base cerca de cinco métodos de síntese, que consistem numa reação simples de substâncias, tais como: lítio, amónia, fósforo vermelho, iodo adicionado à efedrina ou à pseudoefredrina (percursos químicos), medicamentos comuns usados para broncodilatação e descongestionamento (EMCDDA, 2014a; UNODC, 2014b).
É de salientar, que nos Estados Unidos, a FDA aprova a utilização das anfetaminas nas patologias como narcolepsia, crianças com défice de atenção e em tratamentos de
1“Droga sintética” é uma mistura ou substância psicoativa que é produzida através de matérias-primas que não são
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curto prazo para a obesidade. Os medicamentos que possuem como substância ativa a anfetamina são: o Aderell XR® (Shire BioChem Inc.) e o Dexedrine®
(GlaxoSmithKline). Estes medicamentos são prescritos para o défice de atenção, com dosagens que rondam os 5-30mg/dia. Os consumidores de uso recreativo consomem dosagens bastante mais elevadas, cerca de 60mg (Stephen, J. Kish 2008).
Conforme já referenciado a metanfetamina e seus derivados são drogas de produção simples, a partir de matérias-primas de fácil aquisição. Na Europa existem vários locais de produção clandestina para utilização interna e também para exportação, nomeadamente para o Médio Oriente. Os países da Europa com maior número de apreensões, desses locais de produção, são a República Checa, seguida da Bélgica, Países Baixos, Polónia e Alemanha, ver figura 6 (EMCDDA, 2014b; UNODC, 2014b).
A pureza desta droga depende da forma consumida, o cristal apresenta uma maior pureza que o pó de metanfetamina, que é muitas vezes misturado com talco. A pureza média para a metanfetamina ronda os 28 e os 73%, sendo o preço variável entre os 12 e os 48 euros/grama. Comparativamente ao custo da cocaína é mais acessível (EMCDDA, 2014b).
2.1.2.2.Consumo e Efeitos Psicoativos
A Metanfetamina é uma droga que pode ser administrada por via intravenosa, pela adição de água ao pó, por via oral, sublingual e retal. No entanto, o cristal fumado é das
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vias mais usadas, devido à rápida ação e também porque produz efeitos mais persistentes (NIDA, 2007, 2009).
A estrutura química da metanfetamina assemelha-se aos dos neurotransmissores o que permite uma boa absorção através da barreira hemato-encefálica. Esta droga vai permitir um aumento da estimulação da síntese dos neurotransmissores da dopamina, da noradrenalina e da serotonina e também inibe a recaptação destes neurotransmissores da fenda sináptica. Estes efeitos vão aumentar a estimulação pós sináptica, o que torna uma droga altamente potente e viciante (Krolikowski & Koyfman, 2014; Stephen, 2008).
Os sintomas a curto prazo são caraterizados pelo aumento da euforia (dose dependente), aumento da sensação de bem-estar, aumento do apetite sexual, diminuição do apetite, taquicardia, aumento da tensão arterial, hipertermia, alucinações, dilatação das pupilas e diminuição da fadiga. A nível do coração verifica-se uma grande carga o que muitas vezes leva à morte do usuário e mesmo os estados de alucinações podem levar a situações de risco para o consumidor (Cruickshank & Dyer, 2009; NIDA, 2007; Stephen, 2008).
A longo prazo esta droga pode levar a complicações do aparelho respiratório, cardiovascular, problemas psiquiátricos (desenvolvimento de psicoses) e a problemas neurológicos (como perda de memória, insónias). Esta droga também pode provocar problemas graves nos dentes, devido à falta de estima pelos consumidores levando a comportamentos de descuido da higiene pessoal, nomeadamente na higiene dentária (NIDA, 2007; Stephen, 2008).
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2.1.2.3.Metabolismo da Metanfetamina
A metanfetamina apresenta um tempo de meia vida de 12-34 horas e uma duração de ação de cerca de 8 a 24h, no entanto a duração da ação vai depender da via de administração e da dose administrada, entre outros fatores (Krolikowski & Koyfman, 2014).
As vias de administração que apresentam maior biodisponibilidade são a intravenosa (100%) e a fumada (90%) enquanto a via oral e inalada apresentam baixa biodisponibilidade, cerca de 67% e 70%, respetivamente (Castiglioniet al., 2008).
O complexo citocromo P450, mais propriamente a CYP2D6, vai metabolizar a metanfetamina através de uma N-demetilação desta droga, e origina um dos maiores metabolitos que é a anfetamina (4-7% da droga consumida), através da mesma isoenzima do citocromo P450 produz uma 4-hidroxilação do anel aromático, originando o metabolito 4-hidroximetanfetaminas (15% da dose administrada). Esta droga, contrariamente à cocaína, não apresenta processo de metabolização, cerca de 50% da dose administrada é eliminada sem sofrer biotransformação (Li, Wang, Zhang, & Liu, 2014).
É de salientar que o pH da urina influência a excreção dos metabolitos. Deste modo, uma urina com pH alcalino vai diminuir, significativamente, a excreção dos metabolitos atrás referenciados, nestas circunstâncias a excreção da anfetamina é de apenas 0.1% (Schifano et al., 2007).
Muitas vezes os consumidores destas drogas associam o seu consumo à ingestão de álcool como uso recreativo. O álcool altera a absorção, a distribuição e a metabolização,
15%
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2.2. Métodos de Análise Epidemiológica dos Consumos de Substâncias Psicoativas
Os estudos epidemiológicos sobre os consumos das substâncias de abuso têm demonstrado muita utilidade para se determinar quais as drogas mais consumidas, quais as regiões dos países onde existe maior consumo e caraterizar o tráfico (preço, pureza, rotas, etc.). Todos estes fatores são analisados permitindo bases de atuação no combate ao tráfico, ao consumo e eventualmente legislar nesta problemática.
Atualmente, utilizam-se os métodos tradicionais que permitem estudar os consumos e frequência dos mesmos, das várias substâncias de abuso. Estes métodos incluem os inquéritos à população, as informações fornecidas pelas drogas aprendidas pelas entidades policiais, dados médicos (mortes, doenças relacionadas com os consumos das drogas), estatística de crimes e início de tratamento de toxicodependentes (EMCDDA, 2008, 2014b; Reid, Baz-Lomba, Ryu, & Thomas, 2014; van Nuijs et al., 2009) . Através destes métodos elaboram-se relatórios anuais sobre as substâncias de abuso.
Os métodos tradicionais têm várias limitações, como os elevados custos, serem pouco objetivos e os tipos de estudos serem morosos e acabarem por não refletir a realidade imediata (van Nuijs et al., 2012). Devido a estas limitações, os epidemiologistas e os investigadores têm aumentado a sua atenção de modo a encontrar alternativas mais viáveis aos métodos tradicionais.
Daughton (2001) publicou num artigo um novo conceito alternativo de pesquisa destas substâncias de abuso através das águas residuais (van Nuijs, Castiglioni, et al., 2011).
A pesquisa nas águas residuais de biomarcadores2 de consumo, permite conhecer, em tempo real, as substâncias psicoativas ou os metabolitos presentes nas águas. Este método é mais preciso e mais económico comparativamente aos métodos tradicionais (Van Nuijs et al., 2009)
2“Biomarcadores de consumos” é uma medida que quantifica as substâncias ou seus metabolitos em
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A pesquisa das substâncias de abuso através das águas residuais tem como base analisar, através de vários métodos de extração e de deteção, os metabolitos formados pelo consumo de certas drogas. Após análise e tratamento dos resultados é possível avaliar os consumos das drogas em estudo e obter uma análise geográfica dos consumos das substâncias de abuso.
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2.3. Recolha de Amostra em Águas Residuais
A recolha da amostra é a etapa inicial da monitorização das substâncias psicoativas em águas residuais, sendo por isso uma das fases de tratamento mais importantes. E é das etapas dos estudos que apresentam mais limitações e que pode ocasionar resultados menos fidedignos (EMCDDA, 2008).
Por estas razões, muitos investigadores, redobram a sua atenção nos estudos desta etapa inicial de forma a ultrapassar certas limitações, que possam interferir com a obtenção dos resultados.
O estudo de pesquisa de substâncias de abuso nas águas residuais pode ser feito em toda a rede de esgoto. No entanto, a maioria dos artigos publicados efetua a recolha no afluente das ETAR. Esta recolha é feita nos afluentes das ETAR onde é relativamente fácil realizar a sua recolha. Muitas ETAR apresentam equipamentos de recolha das amostras de forma automática, que podem ser controlados sem interferências e sem risco de furto. Também é fácil obter dados históricos e atuais sobre o número de habitantes, caudais e outros parâmetros de interesse para o estudo.
Além destas vantagens, uma outra questão importante que não põe em causa estes estudos, são os problemas éticos. Neste tipo de estudos os princípios éticos não são desrespeitados, porque este método não permite a identificação dos consumidores. No entanto, algumas pesquisas têm efetuado as análises, com amostras de águas residuais em locais específicos como escolas, prisões e concertos musicais. Estes locais específicos originam problemas éticos, eventualmente questionáveis, por ser posto em causa o nome das instituições envolvidas (Hall et al., 2012).
28
2.3.1. Breve descrição da Entrada do Afluente na Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR)
Afluem diariamente às ETAR as águas residuais rejeitadas nos coletores, de origem doméstica, comercial, industrial e pluvial. A água residual antes de chegar a uma ETAR, percorre nos coletores um maior ou menor percurso consoante a localização da ETAR e o ponto de descarga no coletor (EMCDDA, 2008; Thai et al., 2014).
As águas residuais quando chegam à ETAR são designadas de afluente, podendo provir de (Thai et al., 2014):
• Estações elevatórias que têm como objetivo reunir as águas residuais originárias de vários locais numa cota inferior à da ETAR e bombear para esta;
• Graviticamente quando a água residual aflui à ETAR, através de coletores por ação da gravidade não havendo necessidade de recorrer a bombeamento.
Desde que as substâncias ilícitas são descarregadas no coletor até à chegada à ETAR, desde a recolha na ETAR até ao laboratório, podem ocorrer várias transformações dos metabolitos, dependendo do tempo de contacto com os constituintes da matéria orgânica e a temperatura da água residual. Esta questão é limitante porque a estabilidade das substâncias ilícitas é difícil de ser assegurada. Contudo, tem sido alvo de diversos estudos (Reid et al., 2014)
Afluente das Estações Elevatórias Chegada do afluente
graviticamente
Afluente da ETAR de chelas
Figura 9: Afluente à ETAR de Chelas com origens distintas, proveniente do coletor gravítico e das estações elevatórias.
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2.3.2. Estabilidade nas águas residuais dos metabolitos
A estabilidade das substâncias ilícitas presentes nas águas residuais é de primordial importância porque pode dar origem a conclusões incorretas.
Vários estudos têm sido publicados sobre os fatores (como a temperatura, o pH, os constituintes das águas residuais) que podem influenciar a estabilidade das substâncias em estudo (Castiglioni et al., 2011).
Pesquisaram-se as alterações sofridas por diversas substâncias ilícitas mimetizando as condições que são evidenciadas nas águas residuais. É de referenciar que as condições que influenciam a degradação e/ou formação estão diretamente relacionadas com: (Castiglioniet al., 2006, 2011).
Conforme representado na Figura 11, as águas residuais podem conter vários fatores que influenciam a estabilidade das substâncias psicoativas desde a origem até à entrada da ETAR, onde se vai efetuar a recolha da amostra. Para contornar esta problemática vários estudos têm sido realizados, apresentando-se na tabela 1, de forma resumida, a comparação dos ensaios de estabilidade de substâncias ilícitas.
Água Residual
• Temperatura • Constituintes da
matriz
(microrganismos e sedimentos) • pH da água residual • Reações redox
Recolha
• Temperatura de conservação
• pH selecionado para a conservação
Laboratório
• Temperatura de conservação • Tempo que demora
até a análise das amostras
30
Na tabela 1, os estudos foram realizados entre as 12 horas e as 24 horas onde a temperatura das águas residuais rondou os 20ºC, temperatura esta verificada nos afluentes das ETAR (Thai et al., 2014).
Foi observado que a concentração de metanfetamina não apresenta alterações significativas, o que permite concluir que o meio das águas residuais não altera a estabilidade desta droga (van Nuijs et al., 2012).
Contrariamente à metanfetamina, na cocaína observam-se alterações na concentração desta e dos seus metabolitos. Estas alterações nas águas residuais, podem resultar da temperatura, do pH e da presença de biofilmes de microrganismos ativos (anaeróbios e aeróbios). Esta degradação por sua vez origina a transformação da cocaína no seu metabolito benzoilecognina, como se pode verificar na tabela 1 (Thai et al., 2014; van Nuijs et al., 2012).
Estudo Tempo de estudo
Condições de armazenamento (temperatura e pH)
Concentração da metanfetamina
Concentração dos metabolitos de
cocaína
Van Nuijs et al., 2012
12 horas 20ºC, pH 7.5 +2%
COC (-40%) BEG (+6%) EME (-20%)
Plósz et al., 2013 24 horas 20ºC, pH 7.4 Não definido
BEG (não definido) COC (<-80ºC)
Baker et al., 2011
12 horas 19ºC, pH7.4 +8%
COC (-8%) BEG (+7%)
Thai et al., 2014 12 horas 20ºC, pH 7.5 0
BEG (+14%) COC (-20%) Tabela 1: Resultados obtidos a partir de alguns artigos, sobre os ensaios de estabilidade das substâncias ilícitas: metanfetamina, cocaína e seus metabolitos.
31
Estes estudos de estabilidade permitem prever as perdas e ganhos nas concentrações das substâncias ilícitas, sendo fundamental nestes estudos prever as consequências na determinação da concentração diária destas drogas.
2.3.3. Como é efetuada a recolha das amostras de águas residuais
A recolha da amostra é a etapa mais importante na monitorização de biomarcadores de consumo de substâncias psicoativas, neste tema serão abordados vários fatores importantes que devem ser levados em linha de conta antes e durante a recolha.
A preparação da amostra é a primeira etapa e muito importante para garantir uma análise válida e coerente.
Nas publicações selecionadas e avaliadas nesta monografia verificam-se divergências no tipo de amostras recolhidas, no tempo de estudo, na forma e na temperatura de conservação após a recolha (Tabela 2).
Estudo País Tempo de estudo Recolha da amostra conservação da amostra Condições de
Karolak et
al.,2010 França (Paris) 7 dias consecutivos Amostra de 24 horas Conservadas a 4ºC
Van Nuijs et
al.2011 (Bruxelas) Bélgica
2 meses consecutivos (do mês de março a abril, de junho a julho e de setembro a otubro
de 2009
Amostra de 24 horas conservação a pH=2 e a Após 24 horas uma temperatura de -20ºC
Yargeau et
al.2014 Canada
18 de novembro a 2 de
dezembro de 2010 Amostra de 24 horas Após as 24h conservação a -20ºC
Klos et al.,
2013 Polónia
2 vezes por semana ( segunda-feira e quarta-feira), durante o mês
de junho de 2009 a dezembro de 2010
Amostra de 24 horas Após as 24h conservação a -20ºC
Lopes et al.,
2014
Portugal (Lisboa)
2 vezes por semana (terça-feira e quinta-feira), durante o mês
de outubro a novembro de 2011
Amostra de 24h
Após a recolha de 24h, o pH é ajustado para 2 e a
temperatura de conservação é de -20ºC
Mackuyaket
al.,2014 Eslováquia
março a outubro de 2013
Recolha automática de 15 em 15 minutos
durante 24 horas
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Na tabela 2 são caraterizados cada um dos estudos em relação:
• Ano do estudo (de 2009 a 2014); • País;
• Tempo de estudo, onde são descritos os meses e a frequência da colheita das amostras;
• Ao modo como são obtidas as amostra;
• E por fim é descrito o modo de conservação das amostras após as 24 horas de colheita.
Da análise da tabela verifica-se que a seleção do tempo de estudo não segue nenhum critério de seletividade. Apenas nalguns estudos mais recentes, é que abordam a problemática da época em que se deve realizar os estudos. Existe uma relação da precipitação e os resultados obtidos das concentrações das substâncias de abuso. Está comprovado que o aumento da pluviosidade vai aumentar o caudal o que torna a amostra mais diluída, sendo difícil obter um resultado mais próximo da realidade (EMCDDA, 2008; Vuori et al., 2014).
Em todos os estudos as amostras são representativas de 24 horas. Este procedimento, efetuado ao longo de um dia, não inclui um critério uniformizado do espaçamento temporal entre recolhas.
De forma a analisar este procedimento de recolha programada, veremos o caso do equipamento que a ETAR de Chelas utiliza. Este equipamento é um dispositivo que pode ser programado para o tempo de recolha das amostras e é depois mantido dentro desse equipamento todas as amostras recolhidas durante 24 horas, como se pode ver na figura 12. Este equipamento é utilizado nas ETAR para verificação da eficácia do tratamento. São recolhidas amostras diárias no efluente e no afluente, onde depois se comparam os parâmetros químicos dessas amostras (GLS Sampler, 2013).
33
Em todos os estudos, verifica-se que a conservação é feita a temperaturas que variam entre os -20ºC e os 4ºC. Alguns estudos referem a conservação das amostras recolhidas a 4ºC, ao abrigo da luz e a sua análise deverá ser realizada, no máximo até 3 dias após a recolha (Damien, Thomas, Hélène, Sara, & Yves, 2014; Pedrouzo, Borrull, Pocurull, & Marcé, 2011; Zuccato et al., 2005). No entanto, o estudo de (castiglino, et al., 2011), verificou alterações significativas na quantidade dos metabolitos de cocaína presente nas águas residuais nos 3 dias seguintes mesmo com amostra conservada a 4ºC. Após esta verificação sugere que a conservação deva ser realizada a -20ºC, ou então a 4ºC só nos casos em que a análise é efetuada em menos de 24 horas. É de salientar, que todas as amostras devem ser colhidas para recipientes constituídos por polietileno, de forma a não interferir com a amostra.
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2.4. Métodos de Extração e de Deteção de Substâncias Psicoativas
A análise direta em fluidos biológicos, para pesquisa de drogas de abuso, tanto no sangue como na urina tem sido muito utilizada na área clínica e forense. Para essa pesquisa recorre-se geralmente ao método de deteção através da espetrometria de massa (Castiglioni et al., 2008; Pedrouzo et al., 2011).
Após a recolha e conservação das amostras, são realizadas, em laboratório, as operações de extração e de deteção das substâncias psicoativas.
Uma característica bastante importante na deteção das substâncias de abuso nas águas residuais, é a complexidade da matriz que vai interferir com os resultados finais, afetando a ionização e a supressão do sinal (20-30%) na espetrometria de massa (Castiglioni et al., 2008). O que requer um pré-tratamento da amostra antes de se efetuar a deteção (Ort et al., 2014).
É importante caraterizar os parâmetros físico-químicos das substâncias ilícitas, de forma a selecionar os métodos mais adequados à sua determinação. Estes tipos de monitorizações incidem sobre as drogas mais utilizadas a nível mundial que já estão bastante estudadas e analisadas.
Para a análise destas substâncias psicoativas em águas residuais recorre-se a vários processos, que compreendem:
Amostra Recolhida
Cromatografia gasosa acoplada a
espetrometria de massa(CG-MS)
Cromatografia Liquida acoplada
espetrometria de massa tandem
(CL-MS/MS)
Cromatografia liquida de interação
hidrofilica (CLIH) Extração em Fase
Sólida (SPE)
35
36
2.4.1. Extração em Fase Sólida
A extração em fase sólida é uma técnica de pré-tratamento, pois conforme foi referenciado anteriormente, a matriz das águas residuais é muito complexa, interferindo com os resultados da espetrometria de massa. Recorre-se a esta técnica, antes do método de deteção, para eliminar as substâncias da matriz, que possam interferir com a análise aumentando a sensibilidade do método de deteção (Orlando et al., 2009; Pedrouzo et al., 2011).
A extração em fase sólida é um sistema constituído por um cartucho que contem um extrator de fase sólida, que varia dependendo do analito que se pretenda estudar. A amostra é colocada neste cartucho, sob pressão e as moléculas orgânicas são extraídas da amostra para a fase sólida, através de uma interação Van Der Walls. De forma, a retirar estas moléculas que ficaram ligadas à fase sólida, é utilizado um solvente polar como o metanol (Skoog, West, Holler & Crouch, 2007). Para a seleção do tipo de coluna a preparar, deve ter-se em atenção as propriedades da matriz e do analito (neutro, básico ou ácido) (Ort et al., 2014).
As colunas ou os cartuchos podem ser enchidos pelos analistas, no entanto hoje em dia, para facilitar e reduzir o tempo de trabalho são comercializadas, já preparadas com a fase sólida. No mercado existem várias marcas, mas as mais utilizadas nos estudos efetuados na monitorização das substâncias ilícitas nas águas residuais, são do tipo Oasis® e Strata®.
A Oásis apresenta vários produtos a utilizar na fase sólida, no entanto as mais utilizadas na monitorização de substâncias de abuso são (Pedrouzo et al., 2011; van Nuijs et al., 2014; Waters, n.d.):
• OasisHLB® (Hydrophilic-Lipphilic-Balanced) apresenta um enchimento
com um equilíbrio hidrofólio e lipofílico, este método é considerado generalista e de larga utilização;
• OasisMCX ® (Mixed-mode Cation-exchange) é um método seletivo para
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A Strata® é uma outra marca para a fase sólida que apresenta dois produtos
utilizados na pesquisa das substâncias de abuso que é o Strata-XC® e o Strata-X® são
semelhantes ao OasisHLB® e ao OasisMCX®, respetivamente (Pedrouzo et al., 2011) .
É de salientar, que a metanfetamina apresenta uma taxa de extração pelo OasisMCX® bastante elevada (superior a 90%), no entanto caso se utilize o OasisHLB® a eficácia da extração é reduzida para metade (van Nuijs et al., 2014).
Recentemente foi desenvolvido um novo método de extração, extração líquida (LES), de forma a substituir o antigo método de extração liquido-liquido, apresentando várias vantagens tais como a utilização de volumes menores de solvente e de amostra.
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2.4.2. Cromatografia Acoplada à Espetrometria de Massa
O método de eleição para deteção dos biomarcadores das respetivas substâncias ilícitas é a espectrometria de massa. Neste método o que varia é o tipo de cromatografia que é acoplada a ele. Podem acoplar-se as seguintes cromatografias:
• Cromatografia líquida; • Cromatografia gasosa;
• Cromatografia líquida de interação hidrofílica.
A cromatografia é um método de separação, identificação e de determinação de compostos presentes em matrizes complexas. Este método apresenta uma fase estacionária e uma fase móvel, sendo os componentes separados pela fase estacionária através do fluxo da fase móvel. Dentro da cromatografia existem vários métodos que são baseados na natureza da fase móvel, podendo ser: líquida ou gasosa(Skoog, West, Holler & Crouch, 2007).
A cromatografia gasosa foi das primeiras técnicas a ser utilizadas nas pesquisas forenses e toxicológicas para pesquisa das substâncias ilícitas em fluidos biológicos, sendo posteriormente substituída pela cromatografia líquida para pesquisa de substâncias voláteis e não polares (Castiglioni et al., 2008). A cromatografia gasosa requer temperaturas que excedem os 400ºC, o que torna necessário equipamento adaptado a estas elevadas temperaturas e limita a utilização em substâncias que sejam termolábeis (Skoog, West, Holler & Crouch, 2007).
A cromatografia líquida surgiu após a cromatografia gasosa, com a vantagem de separar compostos não-voláteis e termolábeis, sendo o método mais utilizado na maioria dos estudos publicados (Skoog, West, Holler & Crouch, 2007). Este método acoplado à espectrometria de massa permite uma melhor sensibilidade e seletividade (Castiglioni et al., 2008; Zuccato, Chiabrando, Castiglioni, Bagnati, & Fanelli, 2008).
A cromatografia líquida de alta eficiência tem vindo a ganhar importância, mas caracteriza-se por ser um método que permite separações eficazes, rápidas e com melhores rendimentos e sensibilidade (Ort et al., 2014; Pedrouzo et al., 2011).
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esta permite uma melhor retenção do metabolito de cocaína (ecognina metil ester) comparativamente com as outras cromatografias (Pedrouzo et al., 2011).
As amostras separadas pela cromatografia entram diretamente no espectrómetro de massa, onde são ionizadas por uma fonte de ionização. Estas fontes de ionização vão permitir quebrar as ligações químicas das moléculas da amostra. De seguida, o analisador separa os iões, em função da razão massa/carga (m/z), e emite um sinal elétrico que é representado num gráfico pelo sistema de dados (Skoog, West, Holler & Crouch, 2007). O espectrómetro de massa pode operar no modo de ionização positivo ou negativo. Todas as investigações recorrem ao modo de ionização positivo, no entanto, para detetar a classe dos canabinóides tanto se recorre ao modo positivo como ao negativo (van Nuijs, Castiglioni, et al., 2011; Yargeau, Taylor, Li, Rodayan, & Metcalfe, 2014).
A cromatografia liquida pode ser associada à espetrometria de massa tandem este método apresenta filtros de triplo quadrupolo que funciona como um filtro que seleciona o ião de interesse pelo analisador de massas (Skoog, West, Holler & Crouch, 2007).
40
2.4.2.1.Espetrometria de Massa da Cocaína e de seus Metabolitos
O detetor da espetrometria de massa, através do sistema de dados, produz um espectro de massa que corresponde aos fragmentos obtidos, característicos de cada composto. A cocaína e os seus metabolitos são analisados no modo positivo da espectrometria de massa.
O espetro de massa da cocaína, ver figura 14, produz um fragmento m/z 182 devido à perda de ácido benzoico da sua estrutura inicial. Um outro fragmento menor é visível no espetro da cocaína que corresponde à perda de uma molécula de água ou de metanol (m/z 150) (Castiglioni et al., 2006, 2008; Karolak, Nefau, Bailly, Solgadi, & Levi, 2010).
Na benzoilecognina o seu espectro de massa também produz um fragmento de m/z de 168, que corresponde à perda do ácido benzoico e um menor fragmento devido à perda de uma molécula de água ou de metanol (m/z 150)( Bijlsma, Sancho, Pitarch, Ibáñez &, 2007)Hernández, 2009; Castiglioni et al., 2006, 2008;Karolak et al., 2010).
A cocaetileno é um outro metabolito da cocaína que é característico de consumidores de álcool. Este metabolito apresenta um menor fragmento m/z 82 que corresponde a um fragmento de N- metilpirrolidina e a perda de ácido benzoico produz um fragmento maior (m/z 196) (Bijlsma et al, 2009;Castiglioni et al., 2008).
Figura 14: Espetro de massa da cocaína. Fonte: Castiglioni et al., 2008.
41
A ecgonina como a ecgonina metil éster apresenta um fragmento em comum de m/z 82 que corresponde ao N-metilpirolidina (Castiglioni et al., 2008). O que distingue estes dois metabolitos são os outros fragmentos característicos de cada metabolito como se pode ver na figura 17 ( Bijlsma et al., 2009; Castiglioni et al., 2008).
HSJHHAJHHJAHCGAGC
Por fim, os metabolitos norcocaína e de norbenzoecgonina apresentam um fragmento semelhante m/z 136 que corresponde à perda de uma molécula de água. Um outro fragmento que está associado à perda do ácido benzoico e que corresponde a m/z 168 (norcocaína) e 154 (norbenzilecgonina) (Bijlsma et al, 2009; Castiglioni et al., 2008) .
Figura 16: Espectro de massa da Cocaetileno. Fonte: Castiglioni et al., 2008.
Figura 17: Espectro de massa da A) Ecgonina e de B) ecgonina metil éster. Fonte Castiglioni et al., 2008.
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É de salientar que através dos espectros de massa produzidos é possível distinguir cada metabolito, sendo que alguns devido às semelhanças de estrutura produzem espetros de massa com fragmentos semelhantes.
2.4.2.2.Espectrometria de Massa da Metanfetamina
A metanfetamina é uma substância ilícita que apresenta uma reduzida metabolização a nível do organismo, sendo eliminada na urina sem ter sido metabolizada (43% da dose consumida) e pode ser metabolizada a anfetamina (4-7% da dose administrada).
Tanto a metanfetamina como a anfetamina apresentam fragmentos simples, como é o m/z 91 que corresponde ao ião tropílio e um outro é o m/z 119 que corresponde à perda de amónia ou metilamina. Apesar destes fragmentos serem semelhantes eles apresentam nos seus espetros de massa outros fragmentos que os permite diferenciar, ver figura 19 ( Bijlsma et al, 2009;Castiglioni et al., 2008; Klos, Nowicki, & Kokot, 2013).
43
2.5. Tratamento de Dados para Estimar Consumos de Substâncias Ilícitas em Águas Residuais
Uma das etapas finais deste tipo de análise é o tratamento dos dados obtidos, de forma a determinar a quantidade de droga consumida, numa dada região abrangida pela ETAR. Para determinar a concentração e a dose de substância ilícita diária, é necessário avaliar e determinar a concentração de alguns parâmetros.
O cálculo destas substâncias ilícitas nas águas residuais, requer os seguintes critérios (Lopes et al., 2014; van Nuijs et al., 2009):
• Caudal diário na ETAR (L/dia); • Fator de correção;
• Estimar o número de habitantes que contribuem para a amostra recolhida.
Caudal diário
O caudal diário entra em todas as determinações das concentrações de substâncias ilícitas nas águas residuais. Este valor é determinado na ETAR, a partir dos caudalímetros.
Fator de Correção
O fator de correção, ver tabela 3, é um valor que se baseia nas percentagens da excreção das substâncias ilícitas e a razão massa molar entre as drogas e os seus metabolitos presentes nas águas residuais (van Nuijs, Mougel, Tarcomnicu, Bervoets, & Blust, 2011; Yargeau et al., 2014).
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Determinação do número de habitantes
A determinação do número de habitantes é um outro parâmetro importante no cálculo da concentração das drogas nas águas residuais. Para esta determinação recorre-se às concentrações de azoto, do fósforo, da carência bioquímica de oxigénio e da carência química de oxigénio. As concentrações destes parâmetros são determinadas nas ETAR com regularidade, com o objetivo de controlar a eficácia do tratamento (Baker, Barron, & Kasprzyk-Hordern, 2014; Lopes et al., 2014).
Concentração de fósforo e do azoto
O azoto e o fósforo são dois parâmetros, normalmente quantificados nas ETAR, a partir das suas concentrações é possível determinar o número de habitantes (Memento Technique de L’Eau, 1989).
Para estimar o número de habitantes, de acordo com a bibliografia, sabe-se que 1.7g de fósforo corresponde ao valor diário excretado por habitante e que 12.5 g de azoto ao valor excretado por habitante e por dia (Lopes et al., 2014)
Concentração da Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5)
A carência bioquímica de oxigénio define-se como a quantidade de oxigénio, expresso em mg/L, que é consumido durante a estabilização da matéria orgânica, decomponível por ação bioquímica aeróbia (Metcalf & Eddy, 1991).
O teste do CBO5 é usado para determinar a força poluente dos esgotos industriais e doméstico e para avaliar o oxigénio necessário à sua estabilização, o teor em matéria orgânica oxidável e a velocidade de oxidação. O CBO5 é também um parâmetro muito utilizado para estimar o número de habitantes-equivalentes para além de verificar a qualidade do método de tratamento das águas residuais (Memento Technique de L’Eau, 1989; Metcalf & Eddy, 1991).
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Concentração da Carência Química de Oxigénio (CQO)
A Carência Química de Oxigénio é a quantidade de oxigénio consumida na degradação da fração orgânica da amostra que é suscetível de ser oxidada por substâncias oxidáveis e minerais existentes na água (Memento Technique de L’Eau, 1989; Metcalf & Eddy, 1991).
Este parâmetro conjuntamente com o CBO5 permite avaliar o grau de poluição das águas residuais, principalmente a presença de substâncias orgânicas biológicas resistentes e permite também a sua utilização para estimar o número de habitantes. Sabe-se que diariamente um habitante excretado corresponde a 128 g de CQO (Lopes et al., 2014).
2.5.1. Cálculo da concentração diária de cocaína
A determinação da concentração de cocaína é realizada a partir dos valores obtidos da concentração do metabolito benzoilecognina. Dado que o metabolito cocaína apenas 9% é excretado do organismo e apresenta uma baixa estabilidade nas águas residuais (Lopes et al., 2014; van Nuijs et al., 2012). Ou seja, o metabolito benzoilecgonina é o selecionado nos cálculos, pois apresenta uma elevada excreção urinária (cerca de 43%) e uma boa estabilidade nas águas residuais (Castiglioni et al., 2008; van Nuijs et al., 2009).
A equação (1) representa a concentração de cocaína diária (van Nuijs, Mougel, et al., 2011):
= ×10 × ( )×2.77 (1)
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que passou a ser de 3, o que traduz a redução da excreção do metabolito BEG (35%) (van Nuijs, Castiglioni, et al., 2011).
A equação (1) apresenta a quantidade de cocaína existente, em mg/dia, no entanto para uma melhor comparação de valores com outras regiões ou País é necessário apresentarmos este valor, em mg/dia/1000 habitantes. Ao resultado obtido, em mg/dia, divide-se pelo nº de habitantes abrangidos pela ETAR. Conforme anteriormente descrito, para determinar o nº de habitantes, recorre-se aos parâmetros analisados nas ETAR, ou seja, à concentração de azoto, fósforo, carência bioquímica de oxigénio (CBO5) e a carência química de oxigénio (CQO) (Andrés-Costa, Rubio-López, Morales Suárez-Varela, & Pico, 2014; Lopes et al., 2014; van Nuijs, Mougel, et al., 2011).
Tendo em conta o consumo diário de cocaína pode-se determinar o número de doses consumidas, sabendo que 100 mg corresponde a uma dose de cocaína (Yargeau et al., 2014).
2.5.2. Cálculo da concentração diária de metanfetamina
O cálculo da concentração da metanfetamina, ao contrário da cocaína, é mais simples, pois esta é excretada sem sofrer alterações a nível do organismo, implicando que para determinar a sua concentração diária basta apenas considerar os valores de metanfetamina. Esta droga apresenta uma boa estabilidade a nível das águas residuais.
A equação (2) representa a concentração de metanfetamina diária (van Nuijs, Mougel,et al., 2011).
& ' ( ' ) = & ' ( ' ) ×10 × × 2.3(2)
O fluxo corresponde ao caudal da ETAR no dia da recolha. O valor 2.3 é um fator de correção que tem em consideração a excreção das metanfetaminas e a razão de massas molares entre a droga e o seu resíduo nas águas residuais (Klos et al., 2013; van Nuijs, Castiglioni, et al., 2011).
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resultado obtido, em mg/dia, divide-se este valor pelo nº de habitantes abrangidos pela ETAR.
Tendo em conta o consumo diário de metanfetamina pode determinar-se o número de doses consumidas, sabendo que 30 mg corresponde a uma dose de metanfetamina (Yargeau et al., 2014).
É de salientar que os cálculos para a determinação das doses são baseados na premissa de que a pureza da droga é de 100%. No entanto, como foi descrito anteriormente, as purezas das metanfetaminas e da cocaína encontram-se inferiores a 50%. Esta consideração pode alterar completamente o cálculo do número de consumidores, pois com a pureza a 100%, estimam-se menos consumidores comparativamente ao número real (Lopes et al., 2014).
2.5.3. Cálculo da concentração diária de metanfetamina e de cocaína tendo em conta a influência da estabilidade
Conforme foi descrito anteriormente, a estabilidade das substâncias ilícitas pode influenciar o valor obtido na estimativa. Para ultrapassar esta limitação, alguns estudos têm em consideração, nos cálculos das concentrações diárias, a estabilidade de cada substância. Sendo assim, alguns autores enunciam a seguinte equação (3) (Baker et al., 2014):
+ , = .×( × -100 + /' 0 ×(100 100 − / 23'100 )×1014 (3)
Sendo que a concentração (ng/L), fluxo do afluente durante as 24 horas, o Sta corresponde à estabilidade dos compostos, em %. Os valores do STA e da Sportion apresentam-se na tabela 4 (Baker et al., 2014; Baker, Očenášková, Kvicalova, &
Kasprzyk-Hordern, 2012; Zuccato et al., 2008).
Para determinar o consumo em mg/dia/1000 habitantes recorre-se à equação (4) (Baker et al., 2014):
48
Sendo que os valores para as parcelas de excreção, MWpar e MWDRT são valores fixos e tabelados (tabela 4).
Substância DTR Sportion
(%)
Estabilidade (%)
Excreção (%)
MW par/ DTR Cocaína Cocaína
Benzoilecgonina
1.4 0.4
-7.7 5.5
1.53 32.5
1.00 1.05
Metanfetamina Metanfetamina 0.6 8.1 43 1.00
49
2.6. Valores reais da concentração de Cocaína e de Metanfetamina
Para avaliação da concentração de cocaína e de metanfetamina foram selecionados vários estudos recentes (2010-2014) que permitiram realizar uma análise crítica da situação em algumas cidades Europeias.
Referência País
Concentração de metanfetaminas (mg/dia/1000 habitantes) Concentração de cocaína (mg/dia/ 1000 habitantes) Lopes et al., 2014 Portugal
(Lisboa)
Não foi investigada 382
Mackulak et al., 2014 Eslováquia (9 cidades)
146 34
Andrés-Costa et al., 2014 Espanha (Valência)
Não foi investigado 1270
Damien et al., 2014 Martinica e Caribe
Não foi investigado 429-3168
Vuori et al., 2014 Finlândia 0.87-47.5 0.05-6.82 Yargeau et al., 2014 Canada
(2 cidades) 54
1570
Van Nuijs et al., 2011 Bélgica (Bruxelas)
2 519
Klos et al., 2013 Polónia (Poznan)
0.53 Não foi investigado
Karolak et al., 2010 França (Paris)
Não foi investigado 10.9-127.3
Através da tabela 5 verifica-se que ao comparar as concentrações obtidas de cocaína e de metanfetamina, a cocaína apesar de ser mais antiga, ainda apresenta um grande consumo, em destaque nas cidades ocidentais e em algumas cidades do sul da Europa. A cocaína é uma das drogas estimulantes mais consumida a nível Europeu (14.1 milhões de adultos) e as anfetaminas (11.4 milhões de adultos) (EMCDDA, 2014b).
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A metanfetamina é uma substância de abuso que é pouco consumida em Portugal, deste modo não tem apresentado relevância nos estudos realizados neste país.
No National Report 2012 que retrata o consumo de diferentes substâncias de abuso em Portugal, a cocaína foi considerada a terceira substância mais consumida nos anos de 2001 (0.9%) e 2007 (1.9%). No entanto, em 2012 passou a ocupar a quarta posição (1.2%), tendo sido substituída pelo ectasy. Saliente-se que, mais uma vez, a metanfetamina não está em destaque, pelas razões atrás apontadas (IDT, 2013).
Em todos os estudos verificou-se que o aumento de cocaína era mais visível durante o fim-de-semana, festivais musicais, natal e as férias da páscoa, o que prova que o consumo de cocaína está relacionado com a utilização num contexto recreativo (EMCDDA, 2014b; van Nuijs, Castiglioni, et al., 2011).
Segundo o Relatório Europeu de Drogas de 2014, foram publicados os resultados de um estudo sobre a pesquisa de metanfetamina a nível Europeu, ver figura 20. Verificou-se que o consumo da metanfetamina tem sido mais elevado em países como a República Checa e a Eslováquia. Conforme se pode verificar na tabela 5, a Eslováquia apresenta um aumento crescente do consumo de metanfetamina e é um dos únicos Países que apresenta uma concentração diária superior à cocaína.
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É de esperar que se observe na República Checa um maior número de consumidores, visto que é dos países da Europa que apresenta mais “laboratórios clandestinos” (EMCDDA, 2014a, 2014b; UNODC, 2014b).
Em 2010 foi criado um grupo (Sewage Analysis CORe group Europe- SCORE), constituído por técnicos altamente especializados, oriundos de vários países europeus incluindo Portugal, tendo como objetivo pesquisar o consumo de substâncias ilícitas através da análise em águas residuais. Este grupo organiza campanhas de monitorização, durante uma semana, e daí resultam relatórios que permitem avaliar, comparar e concluir os consumos (“Sewage Analysis Core group Europe” 2013).
